Formen på den to mil høye Texas-størrelse iskappen på nordpolen av Mars har forundret forskere i førti år, men nye resultater som skal publiseres i et par artikler i tidsskriftet Nature 27. mai har satt kontroversen for hvile.
Polarhettene til Mars har vært kjent siden de første teleskopiske utsiktene av planeten, men tidlige romfartsbilder avdekket at den nordpolede hetten blir scoret av gåtefulle renner som spiraliserer ut fra sentrum, samt et kloakk som er større enn Grand Canyon. Opprinnelsen til disse funksjonene har blitt diskutert siden de ble oppdaget første gang i 1972.
En hypotese for å forklare den gigantiske canyonen, kalt Chasma Boreale, er at vulkansk varme smeltet isen og forårsaket en katastrofal flom som dannet klyngen. Andre forskere har antydet at vind som sveiper nedover fra toppen av hetten skåret Chasma Boreale fra isen.
Flere forklaringer er blitt foreslått for spiraltrugene også. Man forklarer bunnene som brudd forårsaket av isstrømmen fra polet. En annen bruker en modell for å antyde at trauene er det naturlige resultatet av solvarme og lateral varmeledning i isen.
De to nye avisene, ledet av Jack Holt og Isaac Smith fra University of Texas ved Austins Institute for Geophysics, brukte data fra Shallow Subsurface Radar (SHARAD) om Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) for å studere den indre strukturen til iskappen og oppdage bunnene og avgrensningen.
"SHARAD sender pulser av radiobølger fra bane, 700 ganger i sekundet," forklarte Holt. "Noe energi reflekteres fra overflaten og deretter fra grensesnitt under jorden hvis det mellomliggende materialet lar radiobølgene trenge inn. Radar på denne bølgelengden (ca. 20 meter) trenger veldig godt inn i is, og den har blitt brukt fra fly på jorden for å kartlegge store deler av jordas isark. "
Ved å sette sammen alle refleksjonene kan man lage et bilde av det som ligger under
overflaten, ”la Smith til.
Holt forklarte at evnen til å kartlegge ikke bare overflatefunksjonene, men også den indre strukturen til iskappen "åpner døren for å bedre forstå hva vi ser på overflaten ved å gi kritisk kontekst i tid."
Ved å kartlegge den tredimensjonale strukturen til den nordpolære iskappen, har Smith og Holt bestemt at både renner og Chasma Boreale ble dannet av katabatiske vinder, som blåser ned fra toppen av iskappen.
"Vi sier ikke at de var skåret av vind, snarere at vind hadde en sterk rolle i deres dannelse og utvikling." Holt sa. "Chasma Boreale er en gammel funksjon som vedvarte fordi ny is ikke samlet seg der, sannsynligvis på grunn av vedvarende vind fra det høyeste punktet på iskappen."
Holt oppdaget også bevis for en annen gammel canyon som har blitt fullstendig fylt ut over tid. "Det gjenstår ingen bevis på overflaten som tyder på at den var der tidligere," sa Holt. "Vi kan imidlertid kartlegge dem i radardataene."
Også spiraltrugene styres av vinden. "Radarlagene vi ser viser bevis for vindtransport fordi de varierer i tykkelse og høyde [over bølgene]," forklarte Smith, hovedforfatter av bunnpapiret. "Vinden beveger seg over truget i stedet for gjennom den [og] flytter is fra motvindsiden (og dermed tynner de laget) til motvindsiden (og legger mer til det eksisterende laget)."
Dette får spiraltrugene til å migrere motvind over tid, et fenomen som først ble foreslått av Alan Howard, forsker ved University of Virginia, i 1982. "Mange mennesker foreslo andre hypoteser som antydet at han tok feil," sa Smith. “Men når du ser på et hypotetisk tverrsnitt fra papiret hans, ser det nesten nøyaktig ut som vi ser i radardataene. Vi ble overrasket over hvor nøyaktig Alan Howard spådde hva vi ville
se."
Bunnene er spiralformet på grunn av planetens rotasjon. Når de katabatiske vindene blåser fra midten av hetten ned til lavere breddegrader, blir de vridd av den samme “coriolis-styrken” som får orkaner til å spiral på jorden.
Lagene som Holt og Smith kartla ved hjelp av radardata antyder også at isstrømmer er mye sjeldnere på Mars enn de er på jorden. Mangelen på strømmer gjør at polarisen på Mars bevarer mer komplekse lag enn forventet. "Denne kompleksiteten gir veldig spesifikke begrensninger for de klimatiske prosessene som er ansvarlige for [lagene]," sa Holt. "Vi vil etter hvert kunne rekonstruere vind og akkumuleringsmønster over polarhetten og gjennom tid."
Holt planlegger å bruke de gamle polare landskapene som utledes av SHARAD-data sammen med simuleringer av det martiske klimaet for å modellere dannelsen av polarhetten. "Hvis vi kan gjenskape de viktigste funksjonene som Chasma Boreale [i modellene], vil vi ha lært mye om klima på Mars i løpet av den perioden."
Smith og Holt planlegger også å studere effekten av Mars 'tilt på dannelsen av iskappen. "Fordi Mars 'bane og vippe endres så mye med hensyn til solen, ville det være fint å se hvordan det har påvirket avsetningen av is på hetten. Dette krever mye mer kartlegging, og vi har allerede begynt den prosessen, ”sa Smith.
"Det er fortsatt mye forskning å gjøre på Mars," sa Smith. "Planeten har mange mysterier, noen av dem har vi ikke en gang funnet ennå."
